Содержание к диссертации
Введение
1. Система повышения квалификации в ЕС ОрВД 18
1.1. Человеческий фактор в ЕС ОрВД 18
1.2. Деятельность специалиста ОрВД 28
1.3. Место и роль СПК в ЕС ОрВД 3 6
1.4. Модель СІЖ 45 Выводы по главе 52
2. Учебный процесс в СПК ЕС ОрВД 53
2.1.Модель учебного процесса 53
2.2. Проектирование учебного курса ПК 59
2.3. Планирование учебного курса ПК 68
2.4. Управление учебным процессом в СПК 73 Выводы по главе 81
3. Повышение квалификации специалистов ОрВД 81
3.1. Принятие решений специалистом ОрВД 81
3.2. Обучение на диспетчерском тренажере 90
3.3. ОКС ОрВД как тренажер принятия решений 100
3.4. Обученность специалиста и надежность ЕС ОрВД 107 Выводы по главе 114
4. Повышение квалификации руководителей ОрВД 114
4.1. Деятельность руководителя в ЕС системе ОрВД 114
4.2. Моделирование руководителем ОрВД 123
4.3. Учебный процесс ПК руководителей ОрВД 135
4.4. Оценка обученности руководителя ОрВД 147
Выводы по главе 156
Заключение 157
Библиографический список использованной литературы 159
- Деятельность специалиста ОрВД
- Проектирование учебного курса ПК
- Обучение на диспетчерском тренажере
- Моделирование руководителем ОрВД
Введение к работе
Актуальность исследований.
Современная ситуация в Единой системе организации воздушного движения (ЕС ОрВД) Российской Федерации определяет особое внимание к повышению квалификации (ПК) руководителей и специалистов.
Проблемы исследования и совершенствования профессиональной подготовки персонала приобрели еще большую актуальность в условиях реформирования ЕС ОрВД на основе Указа Президента РФ от 05.09.2005 № 1049 «О федеральной аэронавигационной службе» (ФАНС).
ФАНС является специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим следующие функции: государственное регулирование, контроль и надзор в сфере использования воздушного пространства Российской Федерации; оказание государственных услуг по аэронавигационному обслуживанию пользователей воздушного пространства Российской Федерации;
? организация единой системы авиационно-космического поиска и спасания;
? управление государственным имуществом, лицензирование и сертификация в установленной сфере деятельности (в том числе сертификация типов систем и средств радиотехнического обеспечения полетов и управления воздушным движением, а также их производства);
? установление ставок сборов за аэронавигационное обслуживание и порядка их взимания, распоряжение средствами от указанных сборов; выдача разрешений на транзитные полеты иностранных воздушных судов через воздушное пространство Российской Федерации и на пересечение ими государственной границы Российской Федерации [85].
Сегодня эта система насчитывает более 100 районных центров ЕС ОрВД (РЦ ЕС ОрВД), около 500 пунктов УВД на более чем 270 аэродромов, каждый из которых имеет только ему присущие количественные качественные характеристики воздушного движения, радиотехническое оборудование и др.
Новая структура и многообразие функций ЕС ОрВД ожидают для своего обслуживания руководителей и специалистов нового типа, способных быстро адаптироваться в сложной информационно-технологической среде, обученных принимать управленческие и иные решения на основе теоретического анализа своей деятельности, умело управлять процессами в условиях неопределенности при решении слабоструктурированных управленческих задач.
Это потребует применения научных методов постановки учебного процесса и формирования новых стандартов ПК персонала ЕС ОрВД.
Объектом исследования в диссертационной работе является система повышения квалификации (СПК) ЕС ОрВД РФ.
СПК ЕС ОрВД имеет богатые традиции. Более 8000 специалистов и руководителей работают в гражданской части ЕС ОрВД, из которых более 4000 осуществляют обслуживание воздушного движения (ОВД) самолетов иностранных авиакомпаний. Ежегодно на различных курсах повышения квалификации (КПК), специальной подготовки (СП) и переподготовки Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации (СПб ГУ ГА), Ульяновского высшего летного училища гражданской авиации (УВЛУ ГА), Санкт-Петербургского и Красноярского авиационно-технических колледжей, а также в филиалах ФГОУ ДПО «Институт аэронавигации» проходят обучение более 3000 специалистов и руководителей ЕС ОрВД.
В течение последних 30 лет система профессионального образования специалистов и руководителей ОрВД обеспечивалась исследованиями и учебно-методическими разработками ученых СПб ГУ ГА и УВЛУ ГА под руководством к.т.н., доцента Дарымова Ю.П., д.т.н., профессора Крыжановского Г.А., к.т.н., доцента Цепляева Ю.Ф. и др. [37].
В области влияния человеческого фактора, в том числе и квалификации на систему ОрВД посвящены многочисленные исследования зарубежных ученых и специалистов, а также международных организаций EUROCONTRL и 1САО[95, 100, ЮЗ].
Вместе с тем в настоящее время наступил период, когда тривиальные методы решения тех или иных учебно-методических проблем ПК оказываются малоэффективными. В условиях многообразия образовательных технологий особо важной является способность образовательных учреждений ПК адекватно реагировать на запросы практиков ЕС ОрВД и одновременно развивать свою роль в повышении уровня профессиональной квалификации персонала этой системы. При этом, согласно П.Г. Щедровицкому, в основу работы по повышению квалификации может быть поставлено проектирование и исследование систем, когда СПК выходит из обслуживающей роли и становится системообразующим звеном.
В связи с объединением гражданского (ГС) и военного (ВС) секторов ЕС ОрВД в составе ФАНС проводится работа, направленная на формирование единой аэронавигационной образовательной системы, которая включает существующие федеральные государственные образовательные учреждения (ФГОУ) высшего (ВПО), среднего (СПО) и дополнительного профессионального образования (ДПО), государственные образовательные стандарты (ГОС), коллективы ученых, преподавателей, инструкторов и инженеров, учебно-методические и материально-технические ресурсы.
В настоящее время организация ПК персонала ОрВД обусловлена сложностью задач стоящих перед ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» и ее филиалами по укрупнению и автоматизации центров обслуживания воздушного движения (центров ОВД), оптимизации деятельности пунктов управления воздушным движением (пунктов УВД) и ЕС ОрВД в целом.
Требует тщательного теоретического анализа процедура внедрения в практику ЕС ОрВД РФ требований программы подготовки персонала ОрВД (ESSAR-5), рекомендуемой организацией EUROCONTROL.
В целом можно выделить основные противоречия между потребностями ЕС ОрВД в подготовке кадров и возможностями существующей СПК, присущие как практике ПК, так и теоретическим исследованиям (рис. 1).
Прежде всего, это различные школы и методики подготовки и переподготовки гражданского и военного персонала, при этом в СПК ЕС ОрВД отсутствуют какие-либо теоретические исследования и научно обоснованные модели организации ПК специалистов и руководителей ОрВД.
В предполагаемых условиях функционирования ЕС ОрВД объективно возрастет роль человеческого фактора (особенно хороша знакомая, но малоизученная цена ошибки руководителя) как при непосредственном обслуживании воздушного движения (ОВД), так и при управлении диспетчерскими сменами, пунктами и центрами ОВД и ЕС ОрВД в целом.
Поэтому способность современных специалистов и руководителей ОрВД быстро адаптироваться в новой технологической среде и умело управлять про цессами в условиях неопределенности при решении слабоструктурированных управленческих задач будет определяющей и потребуется применение научных методов постановки учебного процесса, формирования новых ГОС ДПО персонала ОрВД.
Новая система ОрВД потребует для своего обслуживания руководителей и специалистов нового типа, специально обученных принимать управленческие и иные решения на основе формализованных моделей своей деятельности.
Существуют принципиальные различия в образовательных запросах руководителей ЕС ОрВД выступающих заказчиками по отношению к СПК. Инновации в практике ОрВД часто опережают изменения в содержании программ базового ВПО, что требует от учреждений ГЕК одновременно выполнения компенсаторных функций, возникает необходимость в уровневой дифференциации программ ДПО.
Наконец, в контексте нашего исследования представляется важным также отметить отсутствие согласованных подходов к проектированию целей и содержания ПК, что не позволяет осуществлять объективную оценку образовательных результатов и регулировать вопросы управления качеством ДПО.
Одной из главных причин, обусловливающих трудности в преодолении названных противоречий, выступает, на наш взгляд, недостаточная разработанность методологических основ проектирования и моделирования СПК, учитывающих не только ее место в сфере ДПО, но также ее деятельность в ЕС ОрВД и свои внутренние механизмы развития.
Целью диссертационной работы является моделирование системы повышения квалификации специалистов и руководителей в контексте новой парадигмы развития ЕС ОрВД РФ.
Для достижения поставленной цели в работе выполнены исследования в следующих направлениях:
1) Анализ деятельности и моделирование обучения специалистов и руководителей в ЕС ОрВД для работы в конкретных условиях.
2) Определение места и роли СПК в ЕС ОрВД, математическое моделирование учебного процесса ПК.
3) Создание моделей разработки и планирования учебного курса ПК.
4) Разработка модели принятия персоналом ОрВД многокритериальных решений в области аэронавигационного ОВД.
5) Оценка эффективности применения обучающей компьютерной системы (ОКС) ОрВД и диспетчерского тренажера.
6) Анализ деятельности, методы и критерии оценки обученности руководителя ЕС ОрВД.
7) Разработка математической модели тренажера для обучения руководителей процедурам принятия решений в виртуальной ЕС ОрВД.
Научная проблема исследования заключается в разработке математических моделей, обеспечивающих комплексное обоснование научно-методических требований к содержанию учебного процесса ПК, использованию ОКС ОрВД и диспетчерских тренажеров (ДТ) в СПК специалистов и руководителей ЕС ОрВД.
Гипотеза исследования заключается в том, что теоретическое обоснование и реализация разработанных научно-методических требований к организации, программам, техническим средствам и технологиям ПК специалистов и руководителей ОрВД позволит обеспечить более надежную деятельность ЕС ОрВД за счет более высокой квалификации этой категории авиационного персонала.
Методы исследования. В работе была использована методология исследования процессов принятия решения, методы нечетких множеств, технической и биологической кибернетики, теория графов.
Решения задач базируются на экспериментальных данных и известных теоретических разработках в области управленческой деятельности в сложных динамических системах и математическом моделировании. Для получения гарантированных по совокупности выборки результатов применены теория пла нирования оптимальных экспериментов и методы решения задач с нечеткими критериями.
Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается достаточной сходимостью полученных теоретических результатов с результатами апробации разработанных математических моделей учебно-методических систем при многократном проведении курсов повышения квалификации персонала ЕС ОрВД в СПб ГУ ГА, а также с результатами исследований других авторов.
Для представительности выборки в каждой из различных серий экспериментов группы испытуемых составляли от двадцати до сорока человек. Для проведения оценок привлекались 8 экспертов равной квалификации, в том числе и зарубежных, из области ОрВД и профессионального обучения.
Репрезентативность результатов обеспечивалась проведением экспериментов в различных образовательных учреждениях и в разных странах: СПБ ГУ ГА (Россия), Рижское летно-техническое училище гражданской авиации, Учебный Центр ANS (Латвия), Национальная Академия Украины (г. Кировоград), а также в ряде филиалов ФГУП «Госкорпорация по ОрВД».
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены объект и предмет исследования, цель и направления решения поставленной проблемы, раскрыты научная новизна работы и практическая значимость результатов исследования.
В первой главе диссертационной работы приведен системный анализ деятельности персонала в ЕС ОрВД и рассмотрено, какое влияние на эту систему оказывает человеческий фактор.
На основе математической модели показано, что учебно-методические условия , в которых специалист ОрВД проходит обучение в течение времени т, в основном определяют безошибочность его профессиональной деятельности в реальных условиях є в течение времени t, после которого этот специалист должен вновь вернуться на обучение в условия , на время обучения Т.
Показано, что только тогда, когда СПК принимает на себя полноту ответственности за проектирование, исследование и развитие системы ОрВД (ОрВД-1—ЮрВД-2), она выходит из подчиненной и обслуживающей роли и начинает положительно воздействовать на ЕС ОрВД.
На основе анализа элементарного контура СГЖ и основных учебно-методических задач решаемых в этой системе в работе предложен граф G(S,U) а модель решения каждой задачи - матрицей смежности Щ. При этом каждой вершине Si приписывается время ti5 необходимое для решения задачи S,-, а каждой дуге Uy - весовой коэффициент связи Ry і-го решения с j-м решением.
Критерием оптимальности управления СПК выбран минимальный суммарный временной разрыв между логически связанными задачами с учетом дифференциации связей по степени их важности.
В качестве примера на основании предложенной модели в работе проведена оценка продолжительности учебного курса ПК.
Вторая глава посвящена аналитическому решению задачи разработки и планирования учебного курса (УК) и учебного процесса ПК.
Разработка УК основана на алгоритме семантического покрытия, когда осуществляется поэтапное, многоуровневое сравнение математических моделей выбранной предметной области УК и имеющихся в распоряжении учебно-методических средств (УМС).
Предложена модель планирования УК в учебном процессе ПК с целью Vp, которая состоит в подготовке учебно-методического комплекса, содержащего сведения об учебных дисциплинах, их разделах и темах, реализующих подцели УК и временного графика их изучения. Принятая при этом стратегия УК имеет цель Vs, которая определяет его образовательное предназначение.
Рассмотрена задача управления СПК Uj при ее дестабилизации Е с целью перевода ее в нормальный режим функционирования.
Задача управления (Ц) сведена к отысканию і-го режима функционирования СПК (Rj), при котором расходы располагаемого к- го ресурса (R\) для устранения сбоя Aj СТІК по j-му направлению минимальны.
Третья глава содержит математическую модель принятия специалистом ОрВД многокритериальных решений в области ОВД и результаты экспериментов по использованию в учебном процессе ПК диспетчерских тренажеров и ОКС.
Задача выбора многокритериального решения (А) специалистом ОрВД поставлена и решена объединением множеств альтернатив решений (А), аэронавигационных ситуаций (S) и прогнозируемых последствий выбора (R) некоторой функцией F.
Получена модель, показывающая, что при наличии в библиотеке специалиста ОрВД технологических процедур Pt, включающих технологический метод t эффективность W которого зависит от конкретной ситуации S, позволяет при любом состоянии системы ОрВД найти выбрать этому специалисту альтернативу А получения заданных последствий R, т.е. A = Ft(S, R).
Эксперименты по оценке эффективности при обучении процедурам принятия оперативных решений в системе ОрВД ДТ и ОКС проведены с различными четырьмя группами обучаемых, как раздельно на ДТ и ОКС, так и в системе при рациональном сочетании этих обучающих систем. При этом ОКС применяли и как тренажер для решения задач.
Эксперименты подтвердили математическую модель принятия специалистом ОрВД решения в условиях решения многокритериальных задач, а также позволили сделать заключение о том, что применение интеллектуальных ОКС ОрВД позволят уменьшить объем тренажерной подготовки. Для этого обучение на диспетчерском тренажере должно быть построено уже с учетом навыков решения задач, сформированных у специалиста ОрВД при тренировке в ОКС ОрВД.
В четвертой главе приведены материалы по моделированию процедур принятия решения и ПК руководителей ОрВД.
Показано, что в системе ОрВД, где преимущественно решаются так называемые неструктурированные задачи, где доминируют качественные и субъективные факторы наиболее удобно использовать вербальный анализ принимаемых решений.
Предложена гипотеза, что каждое состояние объекта ОрВД щ (i=l,...m) обладает ценностью, которое определено как значение функции полезности и(а) и что обучаемому проще определить свои предпочтения на множестве альтернатив применяя метод парных сравнений, который основан на попарном сравнении объектов ранжирования по заданному основанию. В качестве примера в работе поставлена и решена задача выбора аэронавигационного решения из восьми возможных пятью обучаемыми руководителями ОрВД.
Деятельность руководителя ОрВД заключается в постоянном выборе аэронавигационных, организационно-методических, экономических и других решений из множества альтернатив, каждая из которых представляет для руководителя некоторую полезность.
Для выбора правильного решения необходимо, чтобы руководитель ОрВД в процессе достижения своих целей управления, на множестве исходных состояний системы ОрВД сформировал библиотеку типичных ситуаций системы. Для каждой известной ему из библиотеки ситуации этот руководитель выбирает свои индивидуальные управляющие воздействия, руководствуясь своими субъективными предпочтениями о будущем их результате.
Если библиотека руководителя подсказывает ему управленческие решения, при которых фазовая траектория системы ОрВД стремится к точке с фазовыми координатами цели, то такие решения можно считать целеориентирован-ной, а если фазовая траектория системы ОрВД проходит через фазовые координаты цели, то можно говорить о том, решение достигло поставленной цели.
Предложен модельный тренажер виртуальной системы ОрВД, на котором возможно обучение руководителей ОрВД процедурам принятия решений, а обученность руководителя на тренажере предложено оценивать на базе аппарата предельной полезности (marginal utility, MU).
При последовательном принятии решений для достижения конкретной цели управления руководитель принимает решения после каждого из которых MUi уменьшается по закону убывающей предельной полезности, а цена решения Pj не изменяется, следовательно, А,-полезность оставшихся решений уменьшается. Решения принимаются последовательно до тех пор, пока не возникнет равновесие возможностей руководителя и необходимостью принятия очередного решения, т.е. возникает, так называемое «равновесие руководителя в среде принятия управленческих решений».
На основе проведенного в работе анализа определена последовательность действий при управленческо - математическом моделировании и на примере решения оптимизационной задачи - поиска решения наибольшей полезности при ограничении по объему библиотеки решений В выведена формула предельной нормы замещения к-го решения 1-м.
Результаты исследований, изложенные в четвертой главе, позволили предложить в работе информационные и математические модели организации обучения руководителей ОрВД процедурам принятия решения в среде виртуальной системы ОрВД на базе модельного тренажера принятия решений и оценивать обученность этих руководителей на основе математического аппарата предельной полезности.
В заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе.
Научная новизна
1. Впервые выполнен системный анализ места и роли СПК персонала ЕС ОрВД и определена необходимость участия СПК в развитии самой ЕС ОрВД.
2. Предложена методика оценки деятельности персонала в ЕС ОрВД на вербальном уровне. Методика позволила объяснить экспериментальные данные автора и других исследователей.
3. Впервые при анализе процессов повышения квалификации применена теория полезности, которая учитывает субъективные мнения, предпочтения и предрасположения руководителей и специалистов ЕС ОрВД при принятии решений.
4. Разработана и впервые предложена модель тренажера виртуальной системы ОрВД для обучения руководителей процедурам принятия решения.
В результате исследования разработан качественно новый научно-методический аппарат, представляющий собой целенаправленный комплекс моделей и методов, которые позволяют с позиции единой методологии обосновывать качественные и количественные требования к ПК специалистов и руководителей ЕС ОрВД.
Теоретические результаты диссертационной работы перспективные возможности для дальнейших исследований в области повышения качества ПК персонала ЕС ОрВД и могут быть использованы при создании отечественных образовательных систем, удовлетворяющих требованиям Минобрнауки, ФАНС и Минтранса России, ИКАО и, естественно, непосредственно потребителей образовательных услуг.
Практическая полезность работы состоит в разработке научно- методического аппарата, представленного комплексом моделей и методов, применение которого обеспечит оптимизацию процессов ПК руководителей и специалистов ЕС ОрВД, совершенствование учебно-методической и тренажерной базы в учреждениях ДПО.
Разработанные в диссертации модели обучения персонала ЕС ОрВД процедурам принятия решений позволят улучшить качество профессиональной подготовки руководителей и специалистов, а также успешную их адаптацию непосредственно на производстве.
Предложенные в работе модели формализации учебно-методических и профессиональных задач позволят лучше понять их логику руководителям ЕС ОрВД и образовательных учреждений ПК и этим обеспечат принятие ими адекватных решений в своей профессиональной деятельности.
На защиту выносятся
1. Результаты системного анализа отечественных и зарубежных исследований в области влияния человеческого фактора на систему ОрВД, на основе которого разработана и впервые представлена математическая модель деятельности специалиста в ЕС ОрВД с учетом его обученности в определенных условиях (среде).
2. Современное взаимоотношение СПК и ЕС ОрВД, а также математическая модель СПК персонала ОрВД.
3. Модели разработки и планирования учебного курса повышения квалификации, а также управления учебным процессом повышения квалификации персонала ЕС ОрВД.
4. Модель принятия специалистом ОрВД многокритериальных решений в области обслуживания воздушного движения, апробированная в эксперименте по оценке эффективности ОКС и диспетчерского тренажера при обучении специалистов ОрВД.
5. Модель обучения руководителя ЕС ОрВД процедурам принятия решения на основе функции полезности.
6. Модель тренажера для формирования у руководителей ЕС ОрВД навыков и умений принятия решений в виртуальной системе ОрВД,
7. Математическая модель и алгоритм оценки обученности руководителя ЕС ОрВД в процессе его тренировки на модельном тренажере виртуальной системы ОрВД на основе функции предельной полезности (marginal utility, MU).
Результаты диссертационного исследования реализованы в ряде отраслевых НИОКР, в которых проводилось исследование вопросов повышения ква лификации и влияния квалификационного фактора на эффективность функционирования ЕС ОрВД. Основные идеи, вытекающие из данной работы, реализованы в учебных курсах и программам ПК и переподготовки Авиационного учебного центра управления воздушным движением, в котором в 1995-2005гг. прошли обучение более 5 тысяч руководителей и специалистов гражданской части ЕС ОрВД.
Апробация диссертационной работы в виде конкретных методик, требований и рекомендаций прошла в ряде нормативных документов, регламентирующих профессиональное обучение специалистов и руководителей ЕС ОрВД: «Концепция совершенствования системы профессиональной подготовки персонала ОВД в соответствии с требованиями нормативно-правовых документов, стандартами и рекомендуемой практикой ИКАО», «Руководство по профессиональной подготовке персонала ОВД гражданской авиации» и «Инструкция по подготовке персонала ОВД к обслуживанию международных полетов», утвержденные Росавиацией Минтранса РФ.
Научные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях по проблемам подготовки диспетчеров УВД (г. Рига, РЛТУ ГА, 1982г., г. Ленинград, ОЛАГА, 1985г.), на Российско-американском семинаре по проблемам безопасности полетов при УВД (г. Атлантик-Сити, США, 1997г.), на Семинаре-практикуме ИКАО по стандартам и руководящим принципам профессиональной подготовки персонала ОрВД (г. Москва, МАК, 2004г.), на ряде межкафедральных семинарах.
Модернизация комплексов летных и диспетчерских тренажеров тренажерного центра Академии ГА (СПб ГУ ГА), проведенная в 1988-1991гг. и в 2002-2005гг., также осуществлена на базе научных и учебно-методических выводов, вытекающих из предлагаемой работы.
Основные положения и полученные научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Галимуллин Г. X., Прищепин Б.И. Диспетчер УВД: эффективность обучения //Гражданская авиация. 2005. № 3. С 12-13.
2. Прищепин Б.И. RVSM уже на границе Российской Федерации // Новости аэронавигации. 2002. № б. С. 22-23.
3. Прищепин Б.И. Четыре дороги на распутье. Повышение квалификации в системе ОрВД: возможные организационные подходы // Новости аэронавигации. 2004. № 6. С 30-31.
4. Прищепин Б.И. На пике ответственности. Человеческий фактор в системе ОрВД // Новости аэронавигации. 2005. № 1. С. 8-11.
5. Прищепин Б.И. Возможные подходы к формированию системы дистанционного обучения персонала ОВД // Проблемы эксплуатации и совершенствования авиационной техники и систем ВТ. Сборник трудов. СПб: АГА. 1999. Т.4. С. 182-190.
6. Крыжановский Г.А., Прищепин Б.И. Модельный тренажер для обучения руководителей ОрВД // Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем. Межвузовский тематический сборник научных трудов. СПб ГУ ГА. 2006. (0,37 п.л., принята к публикации).
7. Прищепин Б.И. Управление учебным процессом в условиях неопределенности // Проблемы эксплуатации и совершенствования транспортных систем. Межвузовский тематический сборник научных трудов. СПб ГУ ГА. 2006. (0,35 п.л., принята к публикации).
Материалы диссертационной работы изложены на 163 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц и 20 рисунков. Список литературы включает 106 наименований.
Деятельность специалиста ОрВД
Эффективность функционирования системы ОрВД, включающих в свой состав человека-оператора (специалист ОрВД) или группу операторов (диспетчерская смена) существенно зависит от деятельности человека-оператора.
Свойства работоспособности оператора изучены весьма недостаточно, что обуславливается, прежде всего, эволюцией развития систем от простых до сложных [86]. Кроме того, недостаточность изучения свойств работоспособности человека-оператора обусловлена и сложностью процессов, свойственных этим объектам [21], требующей от исследователей построения более утонченных моделей.
Каждая компонента сложной системы, в которой участвует человек, до использования ее по назначению обязательно проходит начальный этап своего жизненного цикла, для человека-оператора - это этап адаптации к будущей деятельности. Он сводится либо к профессиональному обучению определённого вида деятельности, поведению субъекта в определённых условиях, либо к отдыху для восстановления умственной или физической работоспособности, тренировке и т.д.Иначе говоря, оператор обладает более разнообразной совокупностью свойств, общей характеристикой которых является возможность реакции, научения, адаптации к какому-либо виду его деятельности.
Поэтому и отражение свойства безошибочности деятельности оператора с помощью аналитических моделей может быть весьма разнообразным.Рассмотрим одну из таких моделей, оценивая работоспособности (безотказности) человека, вероятностно достаточно близкой к моделям надёжности технических и программных средств [8]. Отличительной особенностью модели является формулировка и описание вероятностного ресурса работоспособности оператора, представленного в виде двух противоположно направленных по действию на показатель его надёжности составляющих.
Одну составляющую рассмотрим как расходуемый ресурс [75], а другую -как восполняемый ресурс работоспособности оператора.Рассмотрим простейший случай, когда восполнение ресурса работоспособности предшествует его расходу. Данная ситуация достаточно характерна для многих видов деятельности человека.
Но на практике имеет место и другая ситуация, когда восполнение ресурса работоспособности производится периодически или непрерывно в процессе профессиональной деятельности оператора. В последнем случае требуется построение более сложной модели работоспособности оператора по сравнению с рассматриваемой здесь.Управляемая интенсивность отказа. Допустим, что процесс обучения (первичная форма адаптации к будущей профессиональной деятельности) оператора снижает возможность проявления им ошибок в будущем [80].
Количественно это определим вероятностью предотвращения отказа оператора в процессе его профессиональной деятельности за время t. Предполагаем, что оператор обучался этой деятельности в течение времени т в условиях ,, при этом промежуток времени т предшествовал промежутку времени t. Обозначим указанную вероятность Ру (т,,). Из физических соображений следует, что данная вероятность должна быть тем меньше, чем больше промежуток времени т и чем жёстче комплекс условий обучения ,.
Предположим, что оператор и в процессе обучения, как и в процессе основной деятельности, может утрачивать свою работоспособность. Тогда условная вероятность успешной деятельности оператора за время t при условии, чтов течение времени т он обучался в условиях , будет равна: где Р(х(т), -вероятность успешной (безошибочной) деятельности специалиста ОрВД в условиях , а величина х(т) - время работоспособности специалиста ОрВД в условиях є, эквивалентное по расходу ресурса работоспособности специалиста ОрВД за время т в условиях ,.
Величина х(т) есть время работоспособности оператора в условиях Є, эквивалентное по расходу ресурса работоспособности оператора за время т в условиях %.
Эквивалентность может определяться на основе некоторой известной модели пересчёта величины ресурса, например: если х(т)=0, то при 2=0 оператор полностью работоспособен после окончания процесса обучения, т.е. «новый» оператор.
Если x(x)=t , то при 2=0 оператор остаётся работоспособным, но его интенсивность отказа в момент т равна интенсивности отказа в момент t «старый оператор» [81].Из (1) следует выражение для интенсивности отказа
Таким образом, принцип построения интенсивности (2) формально сводится к уменьшению интенсивности отказа оператора в Ру(%, Е) раз и сдвигу её кривой вправо на величину (т), что отражает процессы обучения и обновления, свойственные операторской деятельности.
Поэтому формально интенсивность отказа (ошибки) оператора имеет вид:Таким образом, принцип построения интенсивности (3) формально сводится к уменьшению безусловной интенсивности отказа оператора в PJr, ,) раз и сдвигу её вправо на величину х(т), что отражает процессы обучения и обновления оператора.
Если (3) рассматривать как ведущую функцию потока отказов на оси времени, то соответствующий случайный процесс типа восстановления можно отнести к классу нестационарных квазипуассоновских индекса т процессов [36].Предлагаемый подход позволяет строить управляемые случайные процессы достаточно простым образом. В ряде случаев он может эффективно использоваться наряду с управляемыми полумарковскими процессами [30]. Однако определять некоторые характеристики, например плотность и функцию восстановления, для подобных процессов весьма не просто.
В дальнейшем рассмотрим самый простого случай, когда оператор после обучения становится полностью «обновлённым». Кроме того, если X (г,є )=Х (s)=const, то предыстория процесса до t=0 не оказывает влияния на его дальнейшее поведение, но интенсивность отказа по-прежнему будет уменьшаться в Ру(т ,) раз.
Управляющая функция интенсивности. Назовём вероятность Ру(т ,) управляющей функцией интенсивности отказа оператора. Рассмотрим принцип её построения.Предположим, что оператор до начала функционирования обучался в течение времени т в условиях ,. Используем ансамблевую модель испытаний.Пусть на испытание поставлено Щ однородных в статистическом смысле операторов, ошибки в работе которых могут быть устранены.
Проектирование учебного курса ПК
Процессы оптимизации повышения квалификации специалистов и руководителей ОрВД должны обеспечивать движение качества образовательных услуг в направления повышения идеальности.
Примем за основу учебного процесса повышения квалификации Учебный курс (УК), который надлежащим образом оформленный и утвержденный Уполномоченным органом гражданской авиации структурно соответствует, с некоторыми допущениями, Государственному образовательному стандарту (ГОС) в области ДПО.
Степень идеальности качества образовательных услуг можно предложить следующим уравнением:где ЕфП - сумма полезных функций образовательных услуг; Ефвр - сумма вредных функций образовательных услуг; ЕфС - сумма функций существующих образовательных услуг.Линия идеального качества образовательных услуг позволяет решать задачу проектирования без введения новых веществ и полей только за счет использования собственных ресурсов системы моделирования учебных курсов, планов и программ. Очевидно, что основная задача формулировки идеального качества образовательных услуг - создание образа "идеального решения" - недостижимого, но нацеленного на лучшее решение.
Приемы теории разрешения задач, направленных на разрешение противоречий построения модели качества образовательных услуг, позволяют сформулировать критерии идеального качества образовательных услуг, а также рассмотреть ресурсы системы проектирования.Линия идеального качества образовательных услуг характеризует движение разработчиков проектов УК, позволяет выделить оперативное время и оперативную зону путем анализа модели качества образовательных услуг, поиска использования ресурсов, выбора системы проектирования.
Алгоритм решения задач моделирования учебного процесса использует простые формулировки определения функциональных характеристик качества образовательных услуг, используя числовую ось размеров, времени и стоимости.
Метод разрешения этих задач позволяет анализировать задачу моделирования учебного процесса с целью ее расчленения и установления правильности выбора структуры системы моделирования качества образовательных услуг для проведения параллельных работ по нескольким направлениям, т. е. использовать принципы системного подхода.Очевидно, что ориентация на полную успешность обучения - задача, с которой не всегда справляются учебные учреждения. Предложенное всем слушателям одинаковое содержание обучения усваивается ими по-разному, возникает разброс оценок успеваемости, причем заметная их часть находится в сомнительных границах допустимого либо ниже этой границы.
Поэтому при моделировании учебного процесса целесообразно в основу создания УК положить модель полного усвоения (МПУ), выдвинутая Дж. Кэрроллом и Б.Блумом [96]. Разброс успеваемости объясняется разбросом способностей к обучению. Однако в традиционном учебном процессе всегда фиксиро ваны параметры условий обучения (одинаковые для всех учебное время, способ представления информации и т.д.). Если зафиксировать именно результаты обучения, то все параметры условий будут меняться, подстраиваясь под достижение всеми слушателями требуемого результата.
МПУ предполагает, что способности слушателя коррелируются с его темпом обучения. Выделяются три основные категории слушателей: малоспособные, которые не в состоянии достичь заранее намеченного уровня знаний и умений даже при большой продолжительности обучения (около 5%); талантливые, которым нередко по силам то, с чем не могут справиться остальные, и которые могут учиться в высоком темпе (около 5%); обычные слушатели, составляющие большинство (около 90%), чьи способности к усвоению знаний и умений определяются затратами учебного времени.Приблизительно в таких же пропорциях, можно предположить, распределяются способности и слушателей групп повышения квалификации.
На основе этих данных полагается, что при правильной организации обучения около 95% учащихся могут полностью усваивать все содержание обучения.
Таким образом, отличительная черта обучения на основе МПУ состоит в фиксации учебных результатов на достаточно высоком уровне, которого должны достичь практически все обучаемые.
Для построения действующей модели учебного курса (МУК) в ходе предварительных исследований были сформулированы конкретные требования к ней. МУК должна обеспечить возможность: использования требований УК по различным дисциплинам; параллельного фнкционирования различных режимов обучения (автоматизированный, полуавтоматизированный и традиционный); контроля знаний, умений и навыков с заданной периодичностью и заданного вида с учетом входных данных группы обучаемых и поставленных учебных задач; содержательного анализа полученных данных с использованием аппарата математической статистики; формирования рекомендаций преподавателю и обучаемому для корректировки хода учебного процесса; самостоятельной работы обучаемого с использованием компьютерных технологий и традиционных учебных пособий; адаптации к индивидуальным особенностям обучаемого; реализации входного исследования квалификации обучаемого; оперативного подбора соответствующего педагогического воздействия (в зависимости от входных данных группы или обучаемого).1. Блок анализа УК. В данном блоке (на основе УК) формируются требования к конечному (итоговому) уровню знаний учащегося после прохождения обучения (QyK).2. На основе проведенного анализа УК формируются конкретные педагогические задачи (RZ). Параллельно происходит определение структуры учебных программ и отведенных временных рамок (Тоб).3. Предусмотрено независимое постепенное формирование банка педагогических технологий на основе анкетирования экспертов, анализа педагогической литературы и т.д.4. Перед началом учебного процесса на базе МУК проводятся исследования входных характеристик обучаемых (Is) для формирования гомогенных групп и индивидуализации обучения.Важно определить начальный уровень знаний слушателя (С)нач).5. На основе сформированных педагогических задач (RZ), индивидуальных особенностей учащихся (Is) и отведенного времени (Тоб) из возможных
Обучение на диспетчерском тренажере
Современная проблема взаимоотношения человека и техники, заключающаяся в основном противоречии между усложняющейся техникой и неизменными с давних времен свойствами и возможностями человека, приводит к значительному увеличению влияния «человеческого фактора» на общую надежность человеко-машинных систем.
Общеизвестно, что деятельность специалиста ОрВД заключается, в основном, в принятии решений о необходимости воздействия на поток воздушного движения в целях обеспечения необходимого уровня безопасности полетов. Больше ни на что специалист ОрВД воздействовать не может, ни на метеоусловия и их прогноз, ни на качество функционирования технических систем на земле и на борту ВС и др. Не требует также доказательств значение так называемого «человеческого фактора» в сложных системах. Поэтому что сегодня «человеческий фактор» в человеко-машинных системах является одной из самых главных, основополагающих проблем нашего века. Решению этой проблемы посвящены многочисленные разработки, направленные на качественное улучшение пропорций во взаимодействии «человек-машина» в сторону человека, путем его специальной подготовки (на тренажерах, имитирующих виртуальную систему управления, будь то подвижные объекты или же система ОрВД в целом). Общая схема принятия решения приведена на рис
Это означает, прежде всего, поддержание у специалиста ОрВД при всех условиях производственной деятельности высокой готовности к действию. Степень готовности к действию - важнейший показатель надежности специалиста ОрВД как звена системы ОрВД, так как она определяет эффективность и своевременность управления процессом в штатных ситуациях.
Развитие и закрепление способностей специалиста ОрВД работать с высокой степенью готовности достигается целенаправленным обучением на диспетчерских тренажерах в штатных режимах, а также в условиях нестандартных ситуаций, максимально приближенных к реальным.
Концепция моделирования системы ОрВД для диспетчерского тренажера можно сформулировать следующим образом: «Подход к построению всере-жимной модели реального времени состоит в разделении функций статического и динамического моделирования системы ОрВД с направленной асимметрией точности разделенных функций, причем моделирование осуществляется путем точного нелинейного статического и качественного динамического преобразования входных управляющих и возмущающих воздействий. Полученная непрерывная нелинейная динамическая система управляется дискретной логикой».
Гносеологическую же концепцию профессиональной подготовки можно сформулировать следующим образом: «Специалист в системе ОрВД должен знать и уметь только то, что необходимо ему в его профессиональной деятельности», для чего целью обучения специалистов в системе ОрВД как при формировании профессии, так и при восстановлении квалификации является овладение навыками оперативной деятельности в нестандартных и нормальных режимах, обеспечивающих наилучшие показатели работы виртуальной системы ОрВД; формируемые при этом знания должны служить только задаче принятия наилучших решений при обслуживании воздушного движения; важнейшими составляющими формируемых навыков считаются навыки принятия оперативных решений; для наиболее эффективного формирования навыков оперативной деятельности целесообразно комплексное использование тренажеров.
Представляется эффективной хорошо зарекомендовавшая себя двухуровневая система тренажерной подготовки персонала (необходимый уровень теоретической подготовки в данном случае не рассматривается) [56, 57]. На первом уровне построенные на базе ПЭВМ ОКС дают возможность обучаемому эффективно и творчески усвоить основной теоретический материал, необходимый для тренажерной подготовки.
Комплексные диспетчерские тренажеры представляют собой полномасштабную имитацию реальных процессов системы ОрВД, позволяющую реализовать полученные на предыдущих уровнях знания, навыки и умения, осуществлять процесс обучения, используя практически любое необходимое количество параметров при адекватной имитации траекторий движения ВС и системы ОрВД в целом в режиме реального, ускоренного и замедленного времени.
Кроме того, тренажеры могут быть оснащены автоматизированными сценариями тренировок с контролем и оценкой знаний. Тренажерные системы такого уровня позволяют решать следующие задачи: входное тестирование и профотбор кандидатов на профессию «диспетчер УВД»; плановую переподготовку персонала ОрВД различного профиля (как оперативного, так и руководящего) с целью поддержания и повышения его квалификации; проведение тренировок с имитированием различного рода нестандартных ситуаций в система ОрВД максимально приближенных к реальным.
На комплексном уровне можно выделить следующие основные компоненты общей адекватности тренажеров (Р0бщ) [23]: Рцу - адекватность целей и условий обучения; Ринт - адекватность интерьера; РИНф - информационную адекватность; Рмат - адекватность математического моделирования; Рэрг - эргономическую адекватность; Рпсих - психологическую адекватность, то есть,
Область определения каждой составляющей общей адекватности тренажера 0 Pj 1. Таким образом, только математическое приближение отдельных составляющих к единице позволит сконструировать дидактически совершенный тренажер, обеспечивающий правильное формирование у специалиста ОрВД навыков принятия решения. Уменьшение любой составляющей комплексной адекватности приводит к несоответствию между получаемой на тренажере информацией и ее истинным смыслом в реальной системе ОрВД, созданию ошибочных иллюзий и неадекватным реакциям. Например, для случая обучения на процедурном тренажере, установленном на обычном столе, в связи с отсутствием рабочего места оператора, интерьерная адекватность равна нулю, то есть и общая адекватность тренажера таюке равна нулю.
Рассмотрим применение диспетчерского тренажера при оценке эффективности деятельности специалиста ОрВД различной квалификации в условиях возникновения особого случая в полете на борту воздушного судна.
Известно, что система ОрВД включает подсистему в которую входят пункт УВД, авиадиспетчер, а также объект регулирования, которым является динамическая воздушная обстановка, состоящая из совокупности воздушных судов, находящихся на управлении у авиадиспетчера. Эту подсистему еще называют элементарный контуром УВД (рис. 13).
На воздушное движение, как объект регулирования воздействуют как внешние дестабилизирующие факторы (например, изменяющаяся навигационная обстановка, метеорологические условия и др.) так и внутренние.
Моделирование руководителем ОрВД
Иногда принято считать, что принятие решений относится к неформали-зуемой деятельности. Однако это не всегда так. С одной стороны, мы не знаем, как мы принимаем решение. И объяснение выражений типа «принимаем реше ниє с помощью здравого смысла» ничего не дает. С другой стороны, значительное число задач принятия решений может быть формализовано. Одним из видов задач принятия решений, которые могут быть формализованы, являются задачи принятия оптимальных решений, или задачи оптимизации. Решение задачи оптимизации производится с помощью математических моделей и применения вычислительной техники. При этом можно выделить четыре основных этапа:1. Выбор задачи.2. Составление математической модели.3. Составление алгоритма решения.4. Анализ полученного решения.
Рассмотрим более подробно, как же руководитель ОрВД в целом долженпроходить эти этапы.1) Выбор задачи.
Решение задачи, особенно достаточно сложной - достаточно трудное дело, требующее много времени. И если задача выбрана неудачно, то это может привести к потере времени и разочарованию. Для выбора задачи должно существовать как минимум один вариант ее решения, ведь если вариантов решения нет,Srla -xi iT -BbiOiipaib xIC ki jj S.wi О, о. iciivyiCC іісідч_; iOliLO .jLi.a _jL., ІІ i\.u.A»Ji.i iviblCJicS HCivOiViv wрешение должно быть наилучшим, ведь если мы не знаем чего хотим, нам выбрать наилучшее решение невозможно.
Выбор задачи завершается ее содержательной постановкой. Необходимо четко сформулировать задачу на обычном языке, выделить цель исследования, указать ограничения, поставить основные вопросы, на которые мы хотим получить ответы в результате решения задачи.
В области ОрВД следует выделить наиболее существенные черты объекта решения, важнейшие зависимости, которые мы хотим учесть при построении модели. Формируются некоторые гипотезы развития объекта ОрВД, по которому принимается решение, изучаются выделенные зависимости и соотношения. Когда выбирается задача и производится ее содержательная постановка, приходится иметь дело со специалистами в предметной области (экспертами). 2) Составление модели
Под математической моделью решения, в том числе и в области ОрВД, понимается математическое описание исследуемого объекта или процесса, при котором эксплуатационные закономерности выражены в абстрактном виде с помощью математических соотношений. Основные принципы составления модели можно свести к следующим двум концепциям:о при формулировании задачи необходимо достаточно широко охватить моделируемое явление. В противном случае модель не даст глобального оптимума и не будет отражать суть дела. Опасность состоит в том, что оптимизация одной части может осуществляться за счет других и в ущерб общей организации; о модель должна быть настолько проста, насколько это возможно.
Модель должна быть такова, чтобы ее можно было оценить, проверить и понять, а результаты, полученные из модели должны быть ясны лицу, принимающему решение. Размеры модели используются как лимитирующий фактор, и если мы хотим увеличить широту охвата, то приходится уменьшать детализацию и наооорот. Введем понятие иерархии миделей, где широта охвата увеличивается, а детализация уменьшается по мере того, как мы переходим на более высокие уровни иерархии. На более высоких уровнях в свою очередь формируются ограничения и цели для более низких уровней.
При построении модели необходимо учитывать также и временной аспект: горизонт планирования в основном увеличивается с ростом иерархии. Если модель долгосрочного планирования всей ЕС ОрВД может содержать мало каждодневных текущих деталей, то модель планирования деятельности отдельного подразделения, например, центра ОрВД, состоит в основном из таких деталей. При формулировании задачи необходимо учитывать следующие три аспекта: Исследуемые факторы. Цели исследования определены довольно свободно и в большой степени зависят от того, что включено в модель. В этом отношении Легче инженерам, так как исследуемые факторы у них обычно стандартны, а целевая функция выражается в терминах максимума дохода, минимума затрат или , возможно, минимума потребления какого-нибудь ресурса. В то же время социологи, к примеру, обычно задаются целью «общественной полезности» или в этом роде и оказываются в сложном положении, когда им приходится приписывать определенную «полезность» различным действиям, выражая ее в математической форме, о Физические границы. Пространственные аспекты исследования требуют детального рассмотрения. Если цель решения сосредоточена более чем в одной точке, то необходимо учесть в модели соответствующие распределительные процессы. Эти процессы могут включать складирование, транспортировку, а также задачи календарного планирования ввода в строй нового оборудования, о Временные границы Временные аспекты исследования приводят к серьезной дилемме. Обычно горизонт планирования хорошо известен, но надо сделать выбор: либо моделировать систему в динамике, с тем, чтобы получить временные графики, либо моделировать статическое функционирование в определенный момент времени.
Алгоритм - это конечный набор правил, позволяющих чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. При этом подразумевается: о исходные данные могут изменяться в определенных пределах: {массовостьалгоритма}; о процесс применения правил к исходным данным (путь решения задачи) определен однозначно: {детерминированность алгоритма};
